Физические основы электроники (135702)

Посмотреть архив целиком

Министерство Российской Федерации

по связи и информатизации

Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики




В.Л. Савиных






ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ЭЛЕКТРОНИКИ




Учебное пособие

для специальностей 071 700, 200 700,

200 800, 200 900, 201 000, 201 100, 201 200, 201 400





















Новосибирск

2003



УДК 621.385



Рассматриваются устройство, физические процессы, характеристики, параметры и простейшие схемы применения полупроводниковых электронных приборов.





ктн, доц. В.Л. Савиных,




Для студентов дневной и заочной форм обучения специальностей 071700, 200700, 200800, 200900, 201000, 201100, 201200, 201400.


Кафедра технической электроники.

Ил. 8, табл. 11, список лит. 4 назв.

Рецензент ктн, доц. Матвеев В.А.

Утверждено редакционно-издательским советом СибГУТИ в качестве

учебного пособия














@ Сибирский государственный

университет телекоммуникаций

и информатики, 2003 г.






Содержание


Введение………………………………………………………

1 Основы теории электропроводности полупроводников.......

  1. Общие сведения о полупроводниках....................................

  1. Полупроводники с собственной проводимостью..............

  2. Полупроводники с электронной проводимостью.............

  3. Полупроводники с дырочной проводимостью..................

  1. Токи в полупроводниках ....................................................

  1. Дрейфовый ток...................................................................

  2. Диффузионный ток...........................................................

  1. Контактные явления...........................................................

  1. Электронно-дырочный переход в состоянии равновесия

  2. Прямое включение p-n перехода......................................

  3. Обратное включение p-n перехода.................................

  4. Теоретическая характеристика p-n перехода...........................

  5. Реальная характеристика p-n перехода............................

  6. Ёмкости p-n перехода......................................................

  1. Разновидности p-n переходов..........................................

  1. Гетеропереходы...........................................................

  2. Контакт между полупроводниками одного типа проводимости

  3. Контакт металла с полупроводником..........................................

  4. Омические контакты...................................................................

  5. Явления на поверхности полупроводника..............................

2 Полупроводниковые диоды.....................................................

  1. Классификация.......................................................................

  2. Выпрямительные диоды.......................................................

  3. Стабилитроны и стабисторы.................................................

  4. Универсальные и импульсные диоды...................................

  5. Варикапы..............................................................................

3 Биполярные транзисторы...........................................................

3.1 Принцип действия биполярного транзистора. Режимы работы.....

  1. Общие сведения..............................................................................

  2. Физические процессы в бездрейфовом биполярном транзисторе

  1. Статические характеристики биполярных транзисторов.........

  1. Схема с общей базой...............................................................

  2. Схема с общим эмиттером........................................................

  3. Влияние температуры на статические характеристики БТ.....

  1. Дифференциальные параметры биполярного транзистора..................

  2. Линейная (малосигнальная) модель биполярного транзистора......

  3. Частотные свойства биполярного транзистора...................................

  4. Способы улучшения частотных свойств биполярных транзисторов.

  5. Работа транзистора в усилительном режиме......................................

  6. Особенности работы транзистора в импульсном режиме..................

  1. Работа транзистора в режиме усиления импульсов малой амплитуды..............................................................................................

  2. Работа транзистора в режиме переключения.................................

  3. Переходные процессы при переключении транзистора..............

4 Полевые транзисторы..............................................................

  1. Полевой транзистор с p-n переходом........................................

  2. Полевой транзистор с изолированным затвором (МДП-ранзистор)...

Литература..............................................................................................

ВВЕДЕНИЕ


Главы учебного пособия посвящены физическим основам полупровод-ников, контактным явлениям между полупроводниками различной прово-димости и между полупроводником и металлом. Рассматриваются принципы работы, характеристики и параметры полупроводниковых приборов: диодов, биполярных и полевых транзисторов различной структуры.

Для освоения дисциплины Физические основы электроники достаточно знаний по общеобразовательным и общетехническим предметам в объёме, предусмотренном учебными программами. После изучения данной дисциплины студент должен получить базовую подготовку, необходимую для успешного освоения специальных радиотехнических курсов и последующего решения различного рода профессиональных задач, связанных с рациональным выбором электронных приборов и режимов их работы в радиоэлектронной аппаратуре. Подробное рассмотрение физических основ явлений, принципов работы, параметров, характеристик и моделей приборов направлено на развитие у студентов умение самостоятельно решать задачи моделирования, анализа и синтеза радиоэлектронных устройств при их проектировании и эксплуатации.

Однако в учебном пособии отсутствуют сведения о большой и постоянно обновляемой номенклатуре электронных приборов. Необходимый материал по этим вопросам можно найти в справочниках, каталогах и других изданиях.

1 ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

ПОЛУПРОВОДНИКОВ


1.1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОЛУПРОВОДНИКАХ


1.1.1 Полупроводники с собственной электропроводностью


К полупроводникам относятся вещества, которые по своим электрическим свойствам занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Отличительным признаком полупроводников является сильная зависимость их электропроводности от темпера­туры, концентрации примесей, воздействия светового и ионизирующего излучений.

В создании электрического тока могут принимать учас­тие только подвижные носители электрических зарядов. Поэтому электропроводность вещества тем больше, чем больше в единице объема этого вещества находится под­вижных носителей электрических зарядов. В металлах прак­тически все валентные электроны (являющиеся носителя­ми элементарного отрицательного заряда) свободны, что и обусловливает их высокую электропроводность. Например, удельное сопротивление меди =0,01710-6 Омм. В диэлектриках и полупроводниках свободных носителей зна­чительно меньше, поэтому их удельное сопротивление вели­ко. Например, для диэлектрика полиэтилена

 = 1015 Омм, а для полупроводника кремния = 2103 Омм.

Характерной особенностью полупроводников является ярко выраженная температурная зависимость удельного электрического сопротивления. С повышением температу­ры оно, как правило, уменьшается на 5...6% на градус, в то время как у металлов удельное электрическое сопро­тивление с повышением температуры растет на десятые доли процента на градус. Удельное сопротивление полу­проводника также резко уменьшается при введении в него незначительного количества примеси.

Большинство применяемых в настоящее время полупро­водников относится к кристаллическим телам, атомы кото­рых образуют пространственную решетку. Взаимное при­тяжение атомов кристаллической решетки осуществляет­ся за счет ковалентной связи, т. е. общей пары валентных электронов, вращающихся по одной орбите вокруг этих атомов. Согласно принципу Паули, общую орбиту могут иметь только два электрона с различными спинами, поэто­му число ковалентных связей атома определяется его ва­лентностью.

Каждой орбите соответствует своя энергия электрона. Электрон в атоме обладает только некоторыми, вполне определенными значениями энергии, составляющими со­вокупность дискретных энергетических уровней атома.

В процессе образования кристаллической решетки меж­ду атомами возникает сильное взаимодействие, приводя­щее к расщеплению энергетических уровней, занимаемых электронами атомов (рисунок 1.1). Совокупность этих уров­ней называют энергетической зоной. Число подуровней в каждой зоне определяется числом взаимодействующих атомов.

Разрешенные энергетические зоны 1, 3 отделены друг от друга запрещенной зоной 2. Запрещенная зона объ­единяет уровни энергий, которые не могут принимать электроны ато­мов данного вещества. Поскольку ширина разрешенных зон в твер­дом теле не превосходит несколь­ко электрон-вольт (эВ), а число атомов в 1 см3 достигает 1022, раз­ность между уровнями составляет 10-22 эВ. Таким образом, в преде­лах разрешенной зоны получается практически непрерывный спектр энергетических уровней.


Случайные файлы

Файл
19473-1.rtf
24928.rtf
62487.rtf
prim_electroliz.doc
23466-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.